[发明专利]无刷双轴励磁三相同步发电机

说明书

技术领域

 本发明涉及一种发电机，尤其是一种无刷双轴励磁三相同步发电机。

背景技术

目前的无刷三相同步发电机，励磁磁场相对发电机转子是不动的，气隙旋转磁场和转子以同步速度旋转。当负荷突变、或故障发生时，功率角发生变动，转子发生振荡。转子的振荡引起发电机电压、电流、功率的波动。为了提高同步发电机运行的稳定性，虽有多种措施，但在频繁脉冲负载以及船舶电推系统等等中用的无刷同步发电机的运行稳定性尚不理想，仍需要进一步提高。

发明内容

本发明的目的就是提供一种无刷双轴励磁三相同步发电机，具有运行时高稳定性的无刷同步发电机。

本发明是这样来实现的：

双轴励磁系统的结构和原理如下：

（1）双轴励磁的转子

普通的4极同步发电机转子有4个极，双轴励磁发电机转子是将普通的4个极的每个极都做成2个串极，2个串极分别叫d轴串极和q轴串极。

如图1，4极电机转子做成8个串极，其中d₁,d₂,d₃,d₄为d轴串极，q₁,q₂,q₃,q₄为q轴串极；d₁,q₁成对构成一个合成N极，d₂,q₂构成一个合成S极，d₃,q₃构成一个N极，d_4,q₄构成一个S极，这样N,S,N,S共四极工作，每个合成极都是由两个互相为90^。电角度的串极构成。当d轴串极，q轴串极磁场绕组分别用两个独立直流电源相接时，沿着两个轴向的励磁产生合成的4极N,S,N,S磁场。当每串极磁通φ_d=φ_q时，由于在这种电机中d轴串极和q轴串极磁阻是一样的，所以每极合成磁通为                                               ，正常工作时，也即φ_d=φ_q时，不论转子在何位置，合成磁通大小不变，位置不变；

（2）当同步电机的转子相对定子磁场发生不希望的相对运动时，可使上述磁通φ_d与φ_q不相等，即改变φ_d和φ_q的比例，则合成磁通的位置和大小都变化，相当于造成了一个相对转子运动的磁场，阻止转子运动，抑制振荡。

（3）上述d轴串极，q轴串极磁场绕组分别同两个独立直流电电源相接，这两个独立电源是由1个交流励磁机提供的，这个交流励磁机的定子有二种极数的励磁绕组，相对应，交流励磁机的转子中也有二种极数的三相交流绕组，其中一套三相绕组经过旋转整流器整流后给d轴串极绕组供电，另一套三相绕组经过旋转整流器整流后给q轴串极绕组供电。当正常运行时，控制串极φ_d=φ_q，负荷突变时，φ_d≠φ_q，并改变φ_d和φ_q的比例，相当于移动了合成磁场的位置，因此使运行非常稳定。

附图说明

图1为本发明四极电机隐极双轴励磁绕组布置图。

图2为本发明无刷双轴励磁三相同步发电机电系原理图。

具体实施方式

一种无刷双轴励磁三相同步发电机，主发电机4极，1500r/min，频率50Hz，电压400V，3相，功率因数滞后0.8，定子铁芯72槽，转子铁芯64槽，交流励磁机定子铁芯12槽，其中布置6极和12极两套直流励磁绕组，励磁机两个定子绕组励磁源是由主发电机中的两个单相交流辅助绕组经整流后提供的，这两个辅助绕组是一种三次谐波绕组，是12极的，两者互差90电角度。转子铁芯36槽，其中布置6极和12极两套三相交流绕组。结构型式与常规无刷三相同步发电机相同，即主发电机与交流励磁机同轴构成，交流励磁机转子的两套绕组分别通过旋转整流器与主发电机转子绕组的d极串极绕组即a1-a10-a2-a20和q极串极绕组即b1-b10-b2-b20相连，以实现无刷励磁方式，其与常规无刷三相同步发电机不同点在于一是主发电机隐极转子4极结构分成由8个串极构成，二是交流励磁机定子铁芯12槽，交流励磁机转子铁芯36槽，设计成6极和12极，是共铁芯的单枢双套绕组三相交流励磁机。